鋁基碳化硅是把碳化硅顆粒均勻分散在鋁合金基體中形成的新型復(fù)合材料。其密度僅3.0–3.2g/cm3，比鋼輕近六成、比鈦合金輕三成，兼顧金屬韌性與陶瓷高性能，稱得上是輕量化、散熱、熱穩(wěn)定三不誤的關(guān)鍵材料，因此它已經(jīng)成為航空航天、電子封裝、新能源汽車等領(lǐng)域不可缺少的核心材料。

本屆TCT亞洲展，乾度高科將攜核心設(shè)備與該材料的3D打印實(shí)物樣件亮相。

核心優(yōu)勢(shì)：輕量化、散熱、熱穩(wěn)定

在熱學(xué)性能上，AlSiC的熱導(dǎo)率一般在170–250W/(m?K)；線熱膨脹系數(shù)可在6.5-12×10??/K范圍內(nèi)調(diào)控。能和芯片、陶瓷基片實(shí)現(xiàn)良好的熱匹配，減少熱疲勞失效，甚至可直接貼裝功率芯片；它的導(dǎo)熱率是可伐合金的十倍，散熱效率極高，能顯著提升元器件可靠性。作為復(fù)合材料，它的性能可按需定制，實(shí)現(xiàn)真正意義上的 “量體裁衣”，這是傳統(tǒng)金屬或陶瓷材料難以做到的。

在輕量化方面，它的材料密度大約3.02g/cm3，比鈦合金輕約30%，不到Cu/W的1/5，非常適合航空航天、便攜設(shè)備等對(duì)重量敏感的場(chǎng)景。

在力學(xué)性能方面，它的抗彎強(qiáng)度可達(dá)500MPa；比剛度在電子材料中處于頂尖水平，是鋁的3倍、W?Cu和可伐合金的5倍、銅的25倍，抗震性優(yōu)于陶瓷，在航天、汽車等振動(dòng)惡劣的環(huán)境中極具優(yōu)勢(shì)。

鋁基碳化硅樣件

性能可設(shè)計(jì)，按需定制

鋁基碳化硅的一大亮點(diǎn)是性能可設(shè)計(jì)性強(qiáng)。通過(guò)調(diào)整SiC顆粒的體積分?jǐn)?shù)、粒徑、配比、分布形式，以及更換不同牌號(hào)的基體鋁合金，就可以對(duì)熱膨脹、導(dǎo)熱、強(qiáng)度、模量等關(guān)鍵指標(biāo)做定向優(yōu)化，以此適配不同的使用場(chǎng)景。按照SiC增強(qiáng)相體積分?jǐn)?shù)劃分：

低于25%為低體分，保留了鋁合金較好的韌性與加工性，側(cè)重提升模量、強(qiáng)度與抗疲勞性，多用于承載結(jié)構(gòu)件；

25%–45%為中體分，模量、硬度、熱膨脹特性更優(yōu)，強(qiáng)度依舊很高，可作為結(jié)構(gòu)功能一體化材料；

50%–80%為高體分，模量更高、熱膨脹更低，導(dǎo)熱能力往往優(yōu)于鋁合金，多用于電子封裝等散熱與功能件。

AlSiC針翅式IGBT散熱器，來(lái)自網(wǎng)路

傳統(tǒng)工藝遭遇瓶頸

因?yàn)殇X基體和SiC顆粒熱膨脹系數(shù)差距較大，材料在制備、熱處理冷卻過(guò)程中，容易產(chǎn)生復(fù)雜的殘余應(yīng)力，會(huì)對(duì)性能和尺寸穩(wěn)定性造成影響。

此外，粉末冶金、鑄造等傳統(tǒng)路線，面對(duì)硬度高達(dá)9.2莫氏的碳化硅，在加工復(fù)雜結(jié)構(gòu)件時(shí)極易崩邊、開(kāi)裂，成品率很低。生產(chǎn)周期動(dòng)輒數(shù)周甚至數(shù)月，跟不上現(xiàn)代制造業(yè)的快速迭代需求。復(fù)雜流程加上低良品率，讓成本居高不下，價(jià)格達(dá)到常規(guī)鋁合金的數(shù)倍甚至幾十倍，極大限制了普及。同時(shí)，傳統(tǒng)工藝無(wú)法一體成型復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)，很多創(chuàng)新設(shè)計(jì)都因工藝限制無(wú)法落地。

碳化硅及其復(fù)合材料的研磨加工

乾度高科3D打印解決方案

針對(duì)這一行業(yè)痛點(diǎn)，乾度高科推出自主研發(fā)的CeraStation 160與CeraLab P60陶瓷3D打印機(jī)，專門(mén)適配碳化硅坯體打印。

CeraStation 160面向科研與工業(yè)化量產(chǎn)，成型尺寸160×100×200mm（長(zhǎng)×寬×高），橫向曝光分辨率62.5μm，Z 向重復(fù)定位精度±1μm，批量打印效率提升40%，可輕松實(shí)現(xiàn)高精度、大尺寸復(fù)雜結(jié)構(gòu)成型。

CeraLab P60則針對(duì)研發(fā)與小批量試制，成型尺寸64×40×100mm，橫向曝光分辨率50μm，配備抗干擾控制系統(tǒng)與開(kāi)放式材料開(kāi)發(fā)模塊，適合快速打印精細(xì)結(jié)構(gòu)，支持材料與工藝快速迭代。

除此之外，乾度高科還掌握核心漿料制備技術(shù)，將碳化硅粉體與光敏樹(shù)脂按專屬配方混合，制備出低黏度、高固相含量的專用打印漿料，固相體積分?jǐn)?shù)可達(dá) 40%–55%，為高精度穩(wěn)定打印打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

剛打印完成的SiC坯體中含有大量光敏樹(shù)脂，必須經(jīng)過(guò)高溫脫脂處理。通過(guò)高溫爐分段控溫加熱，去除有機(jī)物、釋放殘余應(yīng)力，得到結(jié)構(gòu)適配的多孔碳化硅骨架，為后續(xù)熔滲做好準(zhǔn)備。乾度高科與科研機(jī)構(gòu)合作優(yōu)化工藝參數(shù)，采用階梯式升溫方案，最大程度降低坯體變形、開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。

脫脂后的骨架放入熔滲爐，將鋁合金熔融后，依靠毛細(xì)作用使鋁液充分填充骨架孔隙，最終得到致密均勻的AlSiC制件。乾度高科對(duì)溫度、壓力、保溫時(shí)間等關(guān)鍵參數(shù)精準(zhǔn)把控，保證鋁液與SiC骨架充分結(jié)合，產(chǎn)品抗彎強(qiáng)度超500MPa，熱導(dǎo)率穩(wěn)定在170W/m?K 以上。

和傳統(tǒng)工藝相比，乾度高科3D打印方案的優(yōu)勢(shì)十分明顯：生產(chǎn)周期從數(shù)周數(shù)月壓縮到幾周，效率提升數(shù)倍；制件致密度、均勻性、力學(xué)與導(dǎo)熱性能更穩(wěn)定；3D打印大幅減少后續(xù)機(jī)加工，數(shù)字化無(wú)模生產(chǎn)降低模具成本與材料浪費(fèi)，整體成本下降60%以上。

目前，這套技術(shù)已在多個(gè)領(lǐng)域積極開(kāi)展產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用：航空航天方面，所定制的結(jié)構(gòu)件經(jīng)拓?fù)鋬?yōu)化后，輕量化率達(dá)35%，保證光學(xué)器件在極端溫差下穩(wěn)定工作；電子封裝領(lǐng)域，為電力電子企業(yè)生產(chǎn)的微通道IGBT基板，散熱能力比傳統(tǒng)銅基板提升40%以上，重量減輕60%，成本降低30%。

光固化工藝制備鋁基碳化硅件

2026年3月17—19日，上海TCT亞洲展即將拉開(kāi)帷幕。乾度高科將攜旗下 CeraStation 160、CeraLab P60兩款陶瓷3D打印設(shè)備，以及鋁基碳化硅打印件亮相本次展會(huì)?，F(xiàn)場(chǎng)觀眾可以直觀地體驗(yàn)設(shè)備強(qiáng)悍的性能，近距離觀察高精度、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的打印件品。

乾度高科的技術(shù)專家也會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)向大家講解技術(shù)原理、完整工藝流程以及應(yīng)用案例。不管是從事科研工作的專業(yè)人士，還是關(guān)注前沿技術(shù)的愛(ài)好者，都非常值得來(lái)現(xiàn)場(chǎng)看一看。

注：本文由3D打印技術(shù)參考創(chuàng)作，未經(jīng)聯(lián)系授權(quán)，謝絕轉(zhuǎn)載。

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